Vyššie teploty v Arktíde rozmrazujú permafrost v regióne – zamrznutú vrstvu pôdy pod zemou – a potenciálne oživujú vírusy, ktoré boli spiace desiatky tisíc rokov.
zatiaľ čo pandémia spôsobená chorobou z dávnej minulosti vyzerá ako premisa sci-fi filmu, vedci varujú, že riziká, len malé, sa podceňujú. Počas topenia sa môže uvoľňovať chemický a rádioaktívny odpad zo studenej vojny, ktorý môže poškodiť druhy a narušiť ekosystémy.
„S permafrostom sa toho deje veľa, čo je znepokojujúce, a skutočne to ukazuje, prečo je mimoriadne dôležité, aby sme udržovali čo najviac permafrostu zamrznutých,“ povedala Kimberley Miner, klimatická vedkyňa z laboratória Jet Propulsion Laboratory NASA. Kalifornský technologický inštitút v Pasadene v Kalifornii.
Permafrost zaberá jednu pätinu severnej pologule a už dlho podporuje arktickú tundru a boreálne lesy na Aljaške, Kanade a Rusku. Funguje ako časová kapsula, ktorá uchováva mumifikované pozostatky niekoľkých vyhynutých tvorov, ktoré sa vedcom v posledných rokoch podarilo objaviť a analyzovať, vrátane dvoch mláďat jaskynného leva a nosorožca srstnatého.
Permafrost je vhodným úložným médiom nielen preto, že je chladný; je to aj prostredie bez kyslíka, kam svetlo nepreniká. Súčasné arktické teploty sa však otepľujú až štyrikrát rýchlejšie ako zvyšok zeme, čo podkopáva hornú vrstvu permafrostu v regióne.
Jean-Michel Claverie, emeritný profesor medicíny a genomiky na lekárskej fakulte Aix-Marseille University v Marseille vo Francúzsku, testoval vzorky zeme odobraté zo sibírskeho permafrostu, aby zistil, či sú nejaké vírusové častice v ňom obsiahnuté stále infekčné. Hľadá „zombie vírusy“, ako ich nazýva, a nejaké našiel.
Lovec vírusov
Claverie študuje konkrétny typ vírusu, ktorý prvýkrát objavil v roku 2003. Známy ako obrie vírusy, sú oveľa väčšie ako typická odroda a sú viditeľné pod bežným svetelným mikroskopom, a nie pod výkonnejším elektrónovým mikroskopom – čo z nich robí dobrý model na tento účel. typ laboratórnej práce.
Jeho snahy odhaliť vírusy zamrznuté vo večne zamrznutej pôde boli čiastočne inšpirované tímom ruských vedcov, ktorí v roku 2012 oživili divokú kvetinu z 30,000 XNUMX rokov starého tkaniva semena nájdeného v nore veveričky. (Odvtedy vedci úspešne priviedli späť k životu aj staroveké mikroskopické zvieratá.)
V roku 2014 sa mu podarilo oživiť vírus, ktorý on a jeho tím izolovali z permafrostu, čím sa stal infekčným prvýkrát po 30,000 XNUMX rokoch vložením do kultivovaných buniek. Kvôli bezpečnosti sa rozhodol študovať vírus, ktorý by sa mohol zamerať iba na jednobunkové améby, nie na zvieratá alebo ľudí.
Tento čin zopakoval v roku 2015, pričom izoloval iný typ vírusu, ktorý sa zameral aj na améby. A vo svojom najnovšom výskume, publikovanom 18. februára v časopise Viruses, Claverie a jeho tím izolovali niekoľko kmeňov starovekého vírusu z viacerých vzoriek permafrostu odobratých zo siedmich rôznych miest na Sibíri a ukázali, že každý z nich môže infikovať kultivované bunky améby.
Tieto najnovšie kmene predstavujú päť nových rodín vírusov, okrem dvoch, ktoré predtým oživil. Najstaršia bola takmer 48,500 16 rokov stará na základe rádiokarbónového datovania pôdy a pochádzala zo vzorky zeme odobratej z podzemného jazera 52 metrov (27,000 stôp) pod povrchom. Najmladšie vzorky, ktoré sa našli v obsahu žalúdka a srsti pozostatkov mamuta, mali XNUMX XNUMX rokov.
To, že vírusy infikujúce améby sú po tak dlhom čase stále infekčné, naznačuje potenciálne väčší problém, povedal Claverie. Obáva sa, že ľudia považujú jeho výskum za vedeckú kuriozitu a nevnímajú perspektívu návratu starých vírusov k životu ako vážnu hrozbu pre verejné zdravie.
"Považujeme tieto vírusy infikujúce améby za náhrady za všetky ostatné možné vírusy, ktoré by mohli byť v permafroste," povedal Claverie pre CNN.
"Vidíme stopy mnohých, mnohých, mnohých ďalších vírusov," dodal. „Takže vieme, že sú tam. Nevieme s istotou, či sú ešte nažive. Naša úvaha je taká, že ak sú amébové vírusy stále nažive, nie je dôvod, aby ostatné vírusy neboli stále živé a schopné infikovať svojich vlastných hostiteľov.“
Precedens pre infekciu ľudí
Stopy vírusov a baktérií, ktoré môžu infikovať ľudí, sa našli zachované v permafroste.
Vzorka pľúc zo ženského tela exhumovaného v roku 1997 z permafrostu v dedine na polostrove Seward na Aljaške obsahovala genómový materiál z kmeňa chrípky zodpovedného za pandémiu v roku 1918. V roku 2012 vedci potvrdili, že 300-ročné mumifikované pozostatky ženy pochovanej na Sibíri obsahovali genetické znaky vírusu, ktorý spôsobuje kiahne.
Prepuknutie antraxu na Sibíri, ktoré postihlo desiatky ľudí a viac ako 2,000 2016 sobov medzi júlom a augustom XNUMX, bolo tiež spojené s hlbším rozmrazovaním permafrostu počas mimoriadne horúcich letných období, čo umožnilo starým spóram Bacillus anthracis znovu sa vynoriť zo starých pohrebísk resp. telá zvierat.
Birgitta Evengård, emeritná profesorka na Katedre klinickej mikrobiológie Univerzity Umea vo Švédsku, povedala, že by mal byť lepší dohľad nad rizikom, ktoré predstavujú potenciálne patogény pri rozmrazovaní permafrostu, ale varovala pred alarmistickým prístupom.
„Musíte si uvedomiť, že naša imunitná obrana bola vyvinutá v úzkom kontakte s mikrobiologickým prostredím,“ povedal Evengård, ktorý je súčasťou CLINF Nordic Center of Excellence, skupiny, ktorá skúma účinky zmeny klímy na prevalenciu infekčných chorôb u ľudí a ľudí. zvierat v severných oblastiach.
"Ak je v permafroste skrytý vírus, s ktorým sme neboli v kontakte tisíce rokov, je možné, že naša imunitná obrana nie je dostatočná," povedala. „Je správne rešpektovať situáciu a byť proaktívny a nielen reaktívny. A spôsob, ako bojovať so strachom, je mať vedomosti.“
Samozrejme, v skutočnom svete vedci nevedia, ako dlho by tieto vírusy mohli zostať infekčné, keby boli vystavené súčasným podmienkam, ani aká je pravdepodobnosť, že sa vírus stretne s vhodným hostiteľom. Nie všetky vírusy sú patogény, ktoré môžu spôsobiť ochorenie; niektoré sú neškodné alebo dokonca prospešné pre svojich hostiteľov. A hoci je Arktída domovom 3.6 milióna ľudí, je stále riedko osídleným miestom, vďaka čomu je riziko vystavenia ľudí starovekým vírusom veľmi nízke.
Napriek tomu „riziko sa nevyhnutne zvýši v kontexte globálneho otepľovania,“ povedal Claverie, „v ktorom sa bude rozmrazovanie permafrostu neustále zrýchľovať a v dôsledku priemyselných podnikov bude Arktída obývať viac ľudí.“
A Claverie nie je sama, kto varuje, že región by sa mohol stať úrodnou pôdou pre udalosť prelievania – keď vírus skočí do nového hostiteľa a začne sa šíriť.
Minulý rok tím vedcov zverejnil výskum vzoriek pôdy a jazerných sedimentov odobratých z jazera Hazen, sladkovodného jazera v Kanade, ktoré sa nachádza za polárnym kruhom. Sekvenovali genetický materiál v sedimente, aby identifikovali vírusové podpisy a genómy potenciálnych hostiteľov - rastlín a zvierat - v oblasti.
Pomocou analýzy počítačového modelu navrhli, že riziko preniknutia vírusov na nových hostiteľov bolo vyššie na miestach blízko miesta, kde do jazera prúdilo veľké množstvo ľadovcovej roztopenej vody – scenár, ktorý sa stáva pravdepodobnejším, keď sa klíma otepľuje.
Neznáme následky
Identifikácia vírusov a iných nebezpečenstiev obsiahnutých v otepľujúcom sa permafrostu je prvým krokom k pochopeniu toho, aké riziko predstavujú pre Arktídu, uviedol baník z laboratória Jet Propulsion Laboratory NASA. Medzi ďalšie výzvy patrí kvantifikovať, kde, kedy, ako rýchlo a ako hlboko sa permafrost roztopí.
Rozmrazovanie môže byť postupný proces len o centimetre za desaťročie, ale prebieha aj rýchlejšie, ako napríklad v prípade masívnych zosuvov pôdy, ktoré môžu náhle odhaliť hlboké a staré vrstvy permafrostu. Tento proces tiež uvoľňuje do atmosféry metán a oxid uhličitý – prehliadaný a podceňovaný hnací motor klimatických zmien.
Miner katalogizoval celý rad potenciálnych nebezpečenstiev, ktoré sú v súčasnosti zmrazené v arktickom permafroste v roku 2021 publikovanom vo vedeckom časopise Nature Climate Change.
Tieto možné nebezpečenstvá zahŕňali zakopaný odpad z ťažby ťažkých kovov a chemikálií, ako je pesticíd DDT, ktorý bol zakázaný na začiatku 2000. storočia. Od začiatku jadrových testov v 1950. rokoch XNUMX. storočia bol rádioaktívny materiál vyhadzovaný do Arktídy – Ruskom a Spojenými štátmi.
"Náhle topenie rýchlo odhaľuje staré horizonty permafrostu a uvoľňuje zlúčeniny a mikroorganizmy sekvestrované v hlbších vrstvách," poznamenal Miner a ďalší výskumníci v dokumente z roku 2021.
Vo výskumnom dokumente Miner označil priamu infekciu ľudí starými patogénmi uvoľnenými z permafrostu za „v súčasnosti nepravdepodobnú“.
Miner však povedala, že sa obáva toho, čo nazvala „metuzalemskými mikroorganizmami“ (pomenované podľa biblickej postavy s najdlhšou životnosťou). Ide o organizmy, ktoré by mohli priniesť dynamiku starých a vyhynutých ekosystémov do súčasnej Arktídy s neznámymi následkami.
Opätovné objavenie sa starých mikroorganizmov má potenciál zmeniť zloženie pôdy a vegetatívny rast, čo môže ešte viac urýchliť účinky zmeny klímy, povedal Miner.
"Skutočne nám nie je jasné, ako budú tieto mikróby interagovať s moderným prostredím," povedala. "V skutočnosti to nie je experiment, ktorý by podľa mňa chcel spustiť ktokoľvek z nás."
Najlepším postupom, povedal Miner, je pokúsiť sa zastaviť topenie a širšiu klimatickú krízu a udržať tieto nebezpečenstvá navždy pochované v permafroste.
